TWI742695B - 燃氣渦輪機和其控制方法及複循環發電廠 - Google Patents

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Abstract

燃氣渦輪機和其控制方法及複循環發電廠，具備：壓縮空氣(A)的壓縮機(11)、將壓縮機(11)所壓縮的壓縮空氣(CA)與燃料(F)混合來燃燒的燃燒器(12)、藉由燃燒器(12)所產生的燃燒氣體(CG)來得到旋轉動力的渦輪機(13)、將壓縮空氣(CA)予以冷卻來作為熱交換用空氣的壓縮空氣冷卻用熱交換器(33)、在空氣(A)與壓縮空氣(CA)之間進行熱交換的空氣溫度調整用熱交換器(31、32)、調整壓縮空氣冷卻用熱交換器(33)及空氣溫度調整用熱交換器(31、32)之熱交換量的熱交換量調整裝置、以及控制熱交換量調整裝置的控制裝置(14)，控制裝置(14)，是基於壓縮機(11)所吸入之空氣(A)的溫度來控制熱交換量調整裝置。

Description

燃氣渦輪機和其控制方法及複循環發電廠
本發明，關於燃氣渦輪機、燃氣渦輪機的控制方法、具備燃氣渦輪機的複循環發電廠。
燃氣渦輪機，具備壓縮機與燃燒器與渦輪機。壓縮機，將從空氣吸入口吸入的空氣予以壓縮藉此成為高溫、高壓的壓縮空氣。燃燒器，對壓縮空氣供給燃料並燃燒藉此產生高溫、高壓的燃燒氣體。渦輪機，藉由燃燒氣體來驅動，而驅動連結於同軸上的發電機。
但是，在使用燃氣渦輪機的發電廠，期望著不只是額定負載運轉，就連部分負載運轉也可高效率運轉。燃氣渦輪機，輸出特性會因應吸氣溫度而變動。因此，欲使燃氣渦輪機的輸出下降時，不讓燃氣渦輪機以部分負載來運轉，而是使吸氣溫度上升，藉此可使輸出下降。且，在以部分負載運轉的燃氣渦輪機，擴展調節範圍，藉此可維持遵守排出限制並使燃料消費抑制在最低限度。作為如此般之燃氣渦輪機的吸氣加熱裝置，有著下述專利文獻所記載者。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-160227號公報
[專利文獻2]日本特開2017-155736號公報
但是，壓縮機，是將吸入的空氣予以壓縮藉此產生壓縮空氣者，上述之以往之燃氣渦輪機的吸氣加熱裝置，是將壓縮機所吸入的空氣藉由排熱回收鍋爐所產生的蒸氣等來加熱而使溫度上升。該情況，壓縮機所吸入的空氣，會因天候或季節等而變動。因此，被吸入至壓縮機的空氣之溫度會有差，導致難以將燃氣渦輪機的輸出調整成所期望的輸出。
本發明，是解決上述課題者，其目的在於提供可高精度地調整燃氣渦輪機之輸出的燃氣渦輪機和其控制方法及複循環發電廠。
為了達成上述目的之本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，具備：壓縮空氣的壓縮機、將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、藉由前述燃燒器產生的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機、將前述壓縮 空氣予以冷卻來作為熱交換用空氣的壓縮空氣冷卻用熱交換器、在前述壓縮空氣與供給至前述壓縮機的前述空氣之間進行熱交換的空氣溫度調整用熱交換器、調整前述壓縮空氣冷卻用熱交換器及前述空氣溫度調整用熱交換器之熱交換量的熱交換量調整裝置、以及控制前述熱交換量調整裝置的控制裝置，前述控制裝置，是基於前述壓縮機所吸入之前述空氣的溫度，來控制前述熱交換量調整裝置。
於是，空氣溫度調整用熱交換器，在空氣與壓縮空氣之間進行熱交換，藉此以壓縮空氣來加熱空氣，被加熱而溫度上升的空氣是被壓縮機吸入。此時，控制裝置，是基於壓縮機所吸入之空氣的溫度，以熱交換量調整裝置來調整空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量。亦即，若調整空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量的話，被壓縮空氣加熱之空氣的溫度會被調整。在此，因應被吸入至壓縮機的空氣溫度，會使燃氣渦輪機的輸出變化，故不必拘泥於燃氣渦輪機的負載，可將燃氣渦輪機的輸出高精度地調整成目標輸出。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，設有第1溫度感測器，其測量以前述空氣溫度調整用熱交換器來熱交換過之空氣的溫度，前述控制裝置，控制前述熱交換量調整裝置來調整前述空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量，藉此使前述第1溫度感測器所測量之前述空氣的溫度接近目標溫度。
於是，控制裝置，控制熱交換量調整裝置來 調整空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量，藉此使以空氣溫度調整用熱交換器來熱交換過之空氣的溫度接近目標溫度，故可高精度地控制被吸入至壓縮機的空氣溫度。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，設有第2溫度感測器，其測量以前述壓縮空氣冷卻用熱交換器來冷卻之壓縮空氣的溫度，前述控制裝置，控制前述熱交換量調整裝置來調整前述壓縮空氣冷卻用熱交換器的熱交換量，藉此使前述第2溫度感測器所測量之前述壓縮空氣的溫度保持在目標溫度。
於是，控制裝置，控制熱交換量調整裝置來調整壓縮空氣冷卻用熱交換器的熱交換量，藉此使以壓縮空氣冷卻用熱交換器來冷卻過之壓縮空氣的溫度保持在目標溫度，故可高精度地控制供給至渦輪機的熱交換用空氣的溫度。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，前述空氣溫度調整用熱交換器，具有：在前述空氣與第1媒體之間進行熱交換的第1熱交換器、在前述壓縮空氣與前述第1媒體之間進行熱交換的第2熱交換器，前述熱交換量調整裝置，調整前述第2熱交換器的熱交換量。
於是，第2熱交換器，在壓縮空氣與第1媒體之間進行熱交換，藉此以壓縮空氣來加熱第1媒體，第1熱交換器，在空氣與第1媒體之間進行熱交換，藉此以第1媒體來加熱空氣，被加熱而溫度上升的空氣是被吸入至壓縮機。此時，控制裝置，是基於壓縮機所吸入的空氣溫度來 控制熱交換量調整裝置，而調整第2熱交換器的熱交換量。亦即，藉由調整壓縮空氣的熱量，而透過第1媒體使空氣昇溫，可高精度地控制被吸入至壓縮機的空氣溫度。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，將前述壓縮機所壓縮之壓縮空氣作為冷卻空氣供給至前述渦輪機用的第1冷卻空氣供給管線及第2冷卻空氣供給管線是並排設置，在前述第1冷卻空氣供給管線設有前述第2熱交換器，在前述第2冷卻空氣供給管線設有在前述壓縮空氣與第2媒體之間進行熱交換的前述壓縮空氣冷卻用熱交換器，作為前述熱交換量調整裝置，是在前述第1冷卻空氣供給管線與前述第2冷卻空氣供給管線的至少任一方設有流量調整閥。
於是，調整流量調整閥的開度來調整在第1冷卻空氣供給管線流動之壓縮空氣的流量，藉此可用設在第1冷卻空氣供給管線的第2熱交換器，來調整由壓縮空氣往第1媒體供給的熱量，可藉由第1媒體來高精度地調整被吸入至壓縮機的空氣溫度。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，設有冷卻空氣供給管線，其將前述壓縮機所壓縮之壓縮空氣作為冷卻空氣來供給至前述渦輪機，在前述冷卻空氣供給管線使前述第2熱交換器以及在前述壓縮空氣與第2媒體之間進行熱交換的前述壓縮空氣冷卻用熱交換器串連設置，作為前述熱交換量調整裝置，是在使前述第1媒體在前述第1熱交換器與前述第2熱交換器之間循環的第1媒體循環管線設有 流量調整閥。
於是，調整流量調整閥的開度來調整在第1媒體循環管線流動之第1媒體的流量，藉此可用設在冷卻空氣供給管線的第2熱交換器，來調整由壓縮空氣往第1媒體供給的熱量，可藉由第1媒體來高精度地調整被吸入至壓縮機的空氣溫度。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，前述第2媒體，是空氣或水。
於是，使第2媒體為空氣或水，藉此使用存在於周邊者，藉此可縮短所使用之配管的長度而使設備小型化或抑制成本的增加。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，前述壓縮空氣冷卻用熱交換器，設置在：使前述第1媒體在前述第1熱交換器與前述第2熱交換器之間循環的第1媒體循環管線。
於是，將壓縮空氣冷卻用熱交換器設在第1媒體循環管線，藉此可將壓縮空氣冷卻用熱交換器與第1熱交換器與第2熱交換器配置在第1媒體循環管線上，可謀求裝置的緊湊化。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，前述壓縮空氣冷卻用熱交換器，是冷卻塔。
於是，使前述壓縮空氣冷卻用熱交換器為冷卻塔，藉此可謀求構造的精簡化。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，前述熱交 換量調整裝置，具有：旁通於前述空氣溫度調整用熱交換器而將前述空氣供給至前述壓縮機的空氣旁通管線、設在空氣旁通管線的流量調整閥。
於是，在沒有必要調整壓縮機所吸入之空氣的溫度時，可藉由流量調整閥使空氣不通過空氣溫度調整用熱交換器而是從空氣旁通管線供給至壓縮機。
本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，前述空氣溫度調整用熱交換器，具有：在前述空氣與前述壓縮空氣之間進行熱交換的第1熱交換器、在前述壓縮空氣與第3媒體之間進行熱交換的第2熱交換器，前述熱交換量調整裝置，調整前述第2熱交換器的熱交換量。
於是，第2熱交換器，在壓縮空氣與第3媒體之間進行熱交換，藉此以第3媒體來調整壓縮空氣的溫度，第1熱交換器，在空氣與壓縮空氣之間進行熱交換，藉此以壓縮空氣來加熱空氣，被加熱而溫度上升的空氣是被吸入至壓縮機。此時，控制裝置，是基於壓縮機所吸入的空氣溫度來控制熱交換量調整裝置，而調整第2熱交換器的熱交換量。亦即，藉由調整壓縮空氣的熱量，而可高精度地控制被吸入至壓縮機的空氣溫度。
且，本發明的燃氣渦輪機的控制方法，其特徵為，該燃氣渦輪機具備：壓縮空氣的壓縮機、將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、藉由前述燃燒器產生的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機，該控制方法具有：冷卻前述壓縮空氣的工程、以冷卻前述壓 縮空氣而回收的熱量來使前述空氣昇溫的工程、基於前述壓縮機所吸入之前述空氣的溫度來調整使前述空氣昇溫之前述壓縮空氣之熱量的工程。
於是，若調整壓縮空氣的熱量的話，以壓縮空氣來加熱之空氣的溫度會被調整。在此，因應被吸入至壓縮機的空氣溫度，會使燃氣渦輪機的輸出變化，故不必拘泥於燃氣渦輪機的負載，可將燃氣渦輪機的輸出高精度地調整成目標輸出。
且，本發明的複循環發電廠，其特徵為，具備：前述燃氣渦輪機、藉由來自前述燃氣渦輪機之排氣的排熱而產生蒸氣的排熱回收鍋爐、具有藉由前述排熱回收鍋爐所產生之蒸氣來驅動的渦輪機的蒸氣渦輪機。
於是，因應被吸入至壓縮機的空氣溫度，會使燃氣渦輪機的輸出變化，故不必拘泥於燃氣渦輪機的負載，可將燃氣渦輪機的輸出高精度地調整成目標輸出，可擴大複循環發電廠的運轉範圍。
根據本發明之燃氣渦輪機和其控制方法及複循環發電廠，可高精度地調整燃氣渦輪機的輸出。
10:燃氣渦輪機
11:壓縮機
12:燃燒器
13:渦輪機
14:控制裝置
21:旋轉軸
22:發電機
31:第1熱交換器(空氣溫度調整用熱交換器)
32:第2熱交換器(空氣溫度調整用熱交換器)
33:第3熱交換器(壓縮空氣冷卻用熱交換器)
34:第1流量調整閥(熱交換量調整裝置)
35:第2流量調整閥(熱交換量調整裝置)
41:循環泵
42:供給泵
43:第1溫度感測器
44:第2溫度感測器
45:流量調整閥(熱交換量調整裝置)
46:第3溫度感測器
50:複循環發電廠
51:排熱回收鍋爐
52:蒸氣渦輪機
53:發電機
61:煙囪
62:渦輪機
63:旋轉軸
64:冷凝器
65:冷凝泵
66:流量調整閥(熱交換量調整裝置)
71:流量調整閥(熱交換量調整裝置)
80:冷卻對象構件
91:供給泵
92:供給泵
L1:空氣吸入管線
L2:壓縮空氣供給管線
L3:燃料氣體供給管線
L4:燃燒氣體供給管線
L5:排氣排出管線
L6:排氣排出管線
L7:蒸氣供給管線
L8:供水管線
L9:冷卻水管線
L10:供水循環管線(第2媒體供給管線)
L11:第1冷卻空氣供給管線
L12:第2冷卻空氣供給管線
L13:第1媒體循環管線
L14:第2媒體供給管線
L15:冷卻空氣供給管線
L16:旁通管線
L17:冷卻空氣供給管線
L18:第3媒體供給管線
A:空氣
A1:第2媒體
A2:第3媒體
CA,CA1,CA2:壓縮空氣
CG:燃燒氣體
EG:排氣
F:燃料
HW:第1媒體
ST:蒸氣
WS:供水
[圖1]表示第1實施形態之燃氣渦輪機的概略構造 圖。
[圖2]表示燃氣渦輪機輸出對燃氣渦輪機吸氣溫度的圖表。
[圖3]表示第2實施形態之複發電廠的概略構造圖。
[圖4]表示第3實施形態之複發電廠的概略構造圖。
[圖5]表示第4實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
[圖6]表示第5實施形態之複發電廠的概略構造圖。
[圖7]表示第6實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
[圖8]表示第7實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
[圖9]表示第8實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
以下，參照附加圖式，詳細說明本發明之燃氣渦輪機和其控制方法及複循環發電廠之較佳的實施形態。又，本發明不限定於該實施形態，且，實施形態有複數的情況時，亦包含組合各實施形態的構造。
[第1實施形態]
圖1，是表示第1實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
第1實施形態中，如圖1所示般，燃氣渦輪機10，具備：壓縮機11、燃燒器12、渦輪機13、控制裝置14。
壓縮機11與渦輪機13，是被旋轉軸21連結成可一體旋轉，於該旋轉軸21連結有發電機22。壓縮機11，將從空氣吸入管線L1吸入的空氣A予以壓縮。燃燒器12，是將從壓縮機11通過壓縮空氣供給管線L2來供給的壓縮空氣CA、從燃料氣體供給管線L3來供給的燃料F予以混合來燃燒。渦輪機13，是藉由從燃燒器12通過燃燒氣體供給管線L4來供給的燃燒氣體CG而旋轉驅動。發電機22，是以渦輪機13旋轉所傳達的旋轉力來驅動。且，渦輪機13，連結有排出排氣EG的排氣排出管線L5。
因此，在燃氣渦輪機10的運轉時，壓縮機11壓縮空氣A，燃燒器12將所供給的壓縮空氣CA與燃料F混合來燃燒。渦輪機13是藉由從燃燒器12供給的燃燒氣體CG而旋轉驅動，使發電機22進行發電。然後，燃氣渦輪機10(渦輪機13)，排出排氣EG。
且，燃氣渦輪機10，具備：第1熱交換器(例如吸氣加熱器)31、第2熱交換器32、第3熱交換器33、第1流量調整閥(熱交換量調整裝置)34、第2流量調整閥(熱交換量調整裝置)35。在第1實施形態，第1熱交換器31與第2熱交換器32相當於本發明的空氣溫度調整用熱交換器，第3熱交換器33相當於壓縮空氣冷卻用熱交換器。而且，第1實施形態，在壓縮機11所吸入的空氣A與壓縮機11所產生 的壓縮空氣CA之間，是透過第1媒體而間接地熱交換。
第1熱交換器31，設在空氣吸入管線L1。第1熱交換器31，是在由空氣吸入管線L1吸入的空氣A與第1媒體(例如溫水)HW之間進行熱交換。亦即，在空氣吸入管線L1流動的空氣A，是在第1熱交換器31被第1媒體(例如水)HW加熱之後被吸入至壓縮機11。
在壓縮機11與渦輪機13之間並排設置有第1冷卻空氣供給管線L11與第2冷卻空氣供給管線L12。第1冷卻空氣供給管線L11及第2冷卻空氣供給管線L12，是將壓縮機11所壓縮之壓縮空氣CA的一部作為冷卻空氣來供給至渦輪機13。第1冷卻空氣供給管線L11及第2冷卻空氣供給管線L12，是使一端部合流而連結於壓縮機11的氣室(圖示省略)，使另一端部合流而連結於渦輪機13的高溫部。
第2熱交換器32，設在第1冷卻空氣供給管線L11，第3熱交換器33，設在第2冷卻空氣供給管線L12。且，第1流量調整閥34，設在第1冷卻空氣供給管線L11之比第2熱交換器32更上游側。第2流量調整閥35，設在第2冷卻空氣供給管線L12之比第3熱交換器33更上游側。
在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間，設有第1媒體循環管線L13。第1媒體循環管線L13，設有循環泵41。因此，藉由驅動循環泵41，可使第1媒體HW藉由第1媒體循環管線L13來在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間循環。如此一來，在第1媒體循環管線L13循環的第1媒體HW，是在第2熱交換器32被流動於第1冷卻空氣供給管 線L11的壓縮空氣CA1給加熱，且在第1熱交換器31將流動於空氣吸入管線L1的空氣A予以加熱。在此，第2熱交換器32，例如為TCA(Turbine Cooling Air)冷卻器。在第1冷卻空氣供給管線L11流動的壓縮空氣CA1，是在第2熱交換器32被循環於第1媒體循環管線L13的第1媒體HW給冷卻。
第3熱交換器33，設有第2媒體供給管線L14。第2媒體供給管線L14，設有供給泵42。在此，第3熱交換器33，例如為TCA冷卻器，亦可為冷卻塔。因此，藉由驅動供給泵42，使第2媒體(例如空氣)A1流動於第2媒體供給管線L14。如此一來，在第2冷卻空氣供給管線L12流動的壓縮空氣CA2，是在第3熱交換器33被流動於第2媒體供給管線L14的第2媒體A1給冷卻。
第1流量調整閥34與第2流量調整閥35，是作為熱交換量調整裝置來發揮功能，其調整對第2熱交換器32供給之壓縮空氣CA1的熱量。亦即，壓縮機11所壓縮的壓縮空氣CA，一部分是作為冷卻空氣而通過第1冷卻空氣供給管線L11及第2冷卻空氣供給管線L12來供給至渦輪機13。使第1流量調整閥34的開度變大並使第2流量調整閥35的開度變小時，壓縮空氣CA，較多流往第1冷卻空氣供給管線L11側。如此一來，第1冷卻空氣供給管線L11之壓縮空氣CA1的熱量變多，在第1媒體循環管線L13循環的第1媒體HW，是在第2熱交換器32被加熱，藉此溫度會變得比變更流量調整閥34、36的開度之前還高。其結果，空氣吸入管線L1的空氣A，是在第1熱交換器31被循環於第1媒體 循環管線L13之高溫的第1媒體HW給加熱，藉此使溫度變得比變更開度之前還高。
另一方面，使第1流量調整閥34的開度變小並使第2流量調整閥35的開度變大時，壓縮空氣CA，較多流往第2冷卻空氣供給管線L12側。如此一來，第1冷卻空氣供給管線L11之壓縮空氣CA1的熱量變少，在第1媒體循環管線L13循環的第1媒體HW，是在第2熱交換器32被加熱，但溫度會變得比變更流量調整閥34、36的開度之前還低。其結果，空氣吸入管線L1的空氣A，即使在第1熱交換器31被循環於第1媒體循環管線L13之低溫的第1媒體HW給加熱，溫度亦變得比變更開度之前還低。
控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的第1流量調整閥34及第2流量調整閥35。在空氣吸入管線L1之第1熱交換器31的下游側設有第1溫度感測器43。第1溫度感測器43，測量在空氣吸入管線L1流動且被第1熱交換器31加熱過之空氣A的溫度，並輸出至控制裝置14。控制裝置14，調整第1流量調整閥34及第2流量調整閥35的開度，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。
且，控制裝置14，是基於供給至渦輪機13之作為冷卻空氣之壓縮空氣CA(CA1+CA2)的溫度，來控制供給泵42。在冷卻空氣供給管線L11、L12之比第2熱交換器32及第3熱交換器33更下游側的合流管線，設有第2溫度感測器44。第2溫度感測器44，測量在冷卻空氣供給管線 L11、L12流動且被供給至渦輪機13之壓縮空氣CA(CA1+CA2)的溫度，並輸出至控制裝置14。控制裝置14，調整供給泵42的轉數，藉此使第2溫度感測器44所測量之壓縮空氣CA(CA1+CA2)的溫度成為目標溫度。
從冷卻空氣供給管線L11、L12供給至渦輪機13的壓縮空氣CA(CA1+CA2)，是用在未圖示之轉子或旋動翼等之冷卻。因此，必須將供給至渦輪機13的壓縮空氣CA(CA1+CA2)之溫度維持在冷卻所必要之既定的冷卻溫度。亦即，調整供給泵42的轉數，藉此使供給至渦輪機13的壓縮空氣CA(CA1+CA2)之溫度降低至既定的冷卻溫度，而調整在第2冷卻空氣供給管線L12流動之壓縮空氣CA2的散熱量。
在此，針對燃氣渦輪機10的控制方法進行說明。圖2，是表示燃氣渦輪機輸出對燃氣渦輪機吸氣溫度的圖表。
如圖2所示般，燃氣渦輪機輸出，有著伴隨著燃氣渦輪機吸氣溫度的上升而降低的傾向。在此，所謂燃氣渦輪機吸氣溫度，是壓縮機11所吸入之空氣的溫度，為第1溫度感測器43所測量的溫度。且，所謂燃氣渦輪機輸出，是連結於燃氣渦輪機10的發電機22之發電量。
一般來說，燃氣渦輪機10，設定有對燃氣渦輪機輸出的可運轉範圍，上限值為負載100%，下限值為負載La%。使燃料F對燃燒器12的供給量降低的話，燃氣渦輪機輸出會降低。燃料F的供給量降低的話，燃燒溫度 會降低，有害物質(例如NOx)的發生量會增加。作為下限值的負載La%，是基於有害物質的規定量來設定。
例如，在燃氣渦輪機吸氣溫度為15℃時，負載100%的燃氣渦輪機輸出為100MW的話，在負載La%成為50MW(La15)。此時，以第1熱交換器31來加熱壓縮機11所吸入之空氣A的話，燃氣渦輪機吸氣溫度會上升至20℃。如此一來，在負載La%的燃氣渦輪機輸出會成為45MW(La20)。在該負載La%的燃氣渦輪機輸出45MW(La20)，是與燃氣渦輪機吸氣溫度為15℃時之負載Lb%的燃氣渦輪機輸出45MW(Lb15)相同。因此，將燃氣渦輪機10之可運轉範圍的下限值，從負載La%調降至負載Lb%，藉此可將可運轉範圍從負載100%(100MW)擴大致負載Lb%(45MW)的範圍。
如上述般，第1實施形態的燃氣渦輪機，具備：壓縮空氣A的壓縮機11、將壓縮機11所壓縮的壓縮空氣CA與燃料F混合來燃燒的燃燒器12、藉由燃燒器12所產生的燃燒氣體CG來得到旋轉動力的渦輪機13、將壓縮空氣CA予以冷卻來作為渦輪機冷卻空氣的壓縮空氣冷卻用熱交換器(第3熱交換器33)、在空氣A與壓縮空氣CA之間進行熱交換的空氣溫度調整用熱交換器(第1、第2熱交換器31、32)、調整壓縮空氣冷卻用熱交換器及空氣溫度調整用熱交換器之熱交換量的熱交換量調整裝置、以及控制熱交換量調整裝置的控制裝置14，控制裝置14，是基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制熱交換量調整裝置。
於是，空氣溫度調整用熱交換器，在空氣A與壓縮空氣CA之間進行熱交換，藉此以壓縮空氣CA來加熱空氣A，被加熱而溫度上升的空氣A是被壓縮機11吸入。此時，控制裝置14，是基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度，以熱交換量調整裝置來調整空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量。亦即，若調整空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量的話，被壓縮空氣CA加熱之空氣A的溫度會被調整。在此，因應被吸入至壓縮機11的空氣A溫度，會使燃氣渦輪機10的輸出變化，故不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將燃氣渦輪機10的輸出高精度地調整成目標輸出，可擴大燃氣渦輪機10單體的運轉範圍。
且，在第1實施形態，藉由以壓縮機11來壓縮而作為渦輪機13的冷卻空氣來使用的壓縮空氣CA，將被吸入至壓縮機11的空氣A予以加熱。此時，將空氣A予以加熱的壓縮空氣CA，是被空氣A冷卻後送到渦輪機13，不會被拋棄。因此，可將作為渦輪機13之冷卻空氣來使用的壓縮空氣CA之熱，藉由空氣A來效率良好地回收。
在第1實施形態的燃氣渦輪機，設有第1溫度感測器43，其測量以空氣溫度調整用熱交換器來熱交換過之空氣A的溫度，控制裝置14，以熱交換量調整裝置來控制空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度接近目標溫度。於是，可高精度地控制被吸入至壓縮機11的空氣A的溫度。
在第1實施形態的燃氣渦輪機，設有第2溫度 感測器44，其測量以第3熱交換器33來冷卻之壓縮空氣CA的溫度，控制裝置14，以熱交換量調整裝置來控制第3熱交換器33的熱交換量，藉此使第2溫度感測器44所測量之壓縮空氣CA的溫度保持在目標溫度。於是，可高精度地控制供給至渦輪機13之作為冷卻空氣的壓縮空氣CA的溫度。
在第1實施形態的燃氣渦輪機，空氣溫度調整用熱交換器，具有：在空氣A與第1媒體HW之間進行熱交換的第1熱交換器31、在壓縮空氣CA與第1媒體HW之間進行熱交換的第2熱交換器32，熱交換量調整裝置，調整第2熱交換器的熱交換量。於是，第2熱交換器32，在壓縮空氣CA與第1媒體HW之間進行熱交換，藉此以壓縮空氣CA來加熱第1媒體HW，第1熱交換器31，在空氣A與第1媒體HW之間進行熱交換，藉此以第1媒體HW來加熱空氣A，被加熱而溫度上升的空氣A是被吸入至壓縮機11。此時，控制裝置14，是基於壓縮機所吸入之空氣A的溫度，以熱交換量調整裝置來調整對第2熱交換器32供給之壓縮空氣CA的熱量。亦即，藉由調整壓縮空氣CA的熱量，而透過第1媒體HW使空氣A昇溫，可高精度地控制被吸入至壓縮機11的空氣A的溫度。
在第1實施形態的燃氣渦輪機，將壓縮機11所壓縮之壓縮空氣CA作為冷卻空氣供給至渦輪機13用的第1冷卻空氣供給管線L11及第2冷卻空氣供給管線L12是並排設置，在第1冷卻空氣供給管線L11設有第2熱交換器 32，在第2冷卻空氣供給管線L12設有在壓縮空氣CA與第2媒體A1之間進行熱交換的第3熱交換器33，作為熱交換量調整裝置，是在第1冷卻空氣供給管線L11與第2冷卻空氣供給管線L12各自設有流量調整閥34、35。於是，調整流量調整閥34、35的開度來調整在第1冷卻空氣供給管線L11流動之壓縮空氣CA的流量，藉此可用設置在第1冷卻空氣供給管線L11的第2熱交換器32，來調整由壓縮空氣CA往第1媒體HW供給的熱量，可藉由第1媒體HW來高精度地調整被吸入至壓縮機11的空氣A的溫度。
且，第3熱交換器33，藉由壓縮空氣CA與空氣等之第2媒體A1之間的熱交換，是使用存在於周邊者，藉此可使所使用之配管的長度縮短而貢獻於設備的小型化、低成本化。
又，作為熱交換量調整裝置，是在第1冷卻空氣供給管線L11與第2冷卻空氣供給管線L12之雙方設置流量調整閥34、35，但亦可在第1冷卻空氣供給管線L11與第2冷卻空氣供給管線L12之任一方設置流量調整閥34、35。藉由僅在第1冷卻空氣供給管線L11設置流量調整閥34，而可直接調整流動於第1冷卻空氣供給管線L11之壓縮空氣CA的流量。且，藉由僅在第2冷卻空氣供給管線L12設置流量調整閥35，而調整流動於第2冷卻空氣供給管線L12之壓縮空氣CA的流量，使壓縮空氣CA的流動阻抗變動，而可間接地調整流動於第1冷卻空氣供給管線L11之壓縮空氣CA的流量。
在第1實施形態的燃氣渦輪機，第2媒體A1為空氣。於是，可使所使用之配管的長度縮短來謀求設備的小型化，且藉由使用存在於周邊的空氣，而可抑制成本的增加。
在第1實施形態的燃氣渦輪機，第3熱交換器33為冷卻塔。於是，可謀求構造的精簡化。
且，在第1實施形態之燃氣渦輪機的控制方法，具有：冷卻壓縮空氣CA並供給至渦輪機13的工程、藉由壓縮空氣CA來使空氣A昇溫的工程、基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來調整使空氣A昇溫之壓縮空氣CA之熱量的工程。
於是，若調整壓縮空氣CA的熱量的話，被壓縮空氣CA加熱之空氣A的溫度會被調整。在此，因應被吸入至壓縮機11的空氣A的溫度，會使燃氣渦輪機10的輸出變化，故不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將燃氣渦輪機10的輸出高精度地調整成目標輸出。
[第2實施形態]
圖3，表示第2實施形態之複發電廠的概略構造圖。又，對於具有與上述之第1實施形態相同功能的構件，是附上相同的符號並省略詳細的說明。
第2實施形態中，如圖3所示般，複循環發電廠50，具備：燃氣渦輪機10、排熱回收鍋爐(HRSG)51、蒸氣渦輪機52、發電機53。
燃氣渦輪機10，具備：壓縮機11、燃燒器12、渦輪機13、控制裝置14。燃氣渦輪機10，因為與上述第1實施形態幾乎相同故省略說明。
排熱回收鍋爐51，是藉由從燃氣渦輪機10(渦輪機13)透過排氣排出管線L5排出之排氣EG的排熱來產生蒸氣(過熱蒸氣)ST。排熱回收鍋爐51，雖未圖示，但作為熱交換器，具有過熱器與蒸發器與省煤器。排熱回收鍋爐51，是使來自燃氣渦輪機10的排氣EG通過內部，藉此依照過熱器、蒸發器、省煤器的順序進行熱回收藉此產生蒸氣ST。然後，排熱回收鍋爐51，透過排氣排出管線L6來連結於煙囪61，該排氣排出管線L6用來排出產生了蒸氣ST之使用過的排氣EG。
蒸氣渦輪機52，是被排熱回收鍋爐51所產生的蒸氣ST給驅動者，具有渦輪機62。渦輪機62，例如，使高壓渦輪機與中壓渦輪機與低壓渦輪機藉由旋轉軸而連結成可一體旋轉。渦輪機62，透過旋轉軸63而連結有發電機53。設有蒸氣供給管線L7，其將排熱回收鍋爐51的蒸氣ST供給至渦輪機。蒸氣渦輪機52，藉由來自排熱回收鍋爐51的蒸氣ST來使渦輪機62旋轉，發電機53，是以渦輪機62旋轉所傳達的旋轉力來驅動。
蒸氣渦輪機52，設有冷凝器64，其將驅動渦輪機62的蒸氣ST予以冷卻。冷凝器64，將從渦輪機62排出的蒸氣藉由冷卻水(例如海水)冷卻而凝結成水。冷凝器64，將所產生的凝結水作為供水WS透過供水管線L8送到 排熱回收鍋爐51。供水管線L8，設有冷凝泵65。且，冷凝器64，設有冷卻水管線L9，其將蒸氣ST藉由冷卻水來冷卻。
供水管線L8，設有從冷凝泵65與排熱回收鍋爐51之間分歧的供水循環管線(第2媒體供給管線)L10。供水循環管線L10，從供水管線L8通過第3熱交換器33而回到供水管線L8。供水管線L8，設有流量調整閥66。因此，調整流量調整閥66的開度，藉此將流動在供水管線L8之供水WS的一部分作為第2媒體來循環至供水循環管線L10。如此一來，在第2冷卻空氣供給管線L12流動的壓縮空氣CA2，是在第3熱交換器33被流動於供水循環管線L10的供水WS給冷卻。又，往第3熱交換器33的供水循環管線L10，並不限定於從該位置分歧設置者。例如，從排熱回收鍋爐51之內部的系統分歧設置亦可。且，供水循環管線L10的回流目標，亦不限於排熱回收鍋爐51的上游側，回到排熱回收鍋爐51之內部的系統亦可。
因此，在複循環發電廠50的運轉時，在燃氣渦輪機10，壓縮機11壓縮空氣A，燃燒器12將所供給的壓縮空氣CA與燃料F混合來燃燒。渦輪機13是藉由從燃燒器12供給的燃燒氣體CG而旋轉驅動，使發電機22進行發電。且，從燃氣渦輪機10(渦輪機13)排出的排氣EG，被送到排熱回收鍋爐51，排熱回收鍋爐51產生蒸氣ST，並將蒸氣ST送到蒸氣渦輪機52。蒸氣渦輪機52，是使渦輪機62藉由蒸氣ST來旋轉驅動，而使發電機53進行發電。在渦輪機 62使用過的蒸氣ST，是被冷凝器64冷卻而成為凝結水，作為供水WS而回到排熱回收鍋爐51。
控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的第1流量調整閥34及第2流量調整閥35。亦即，控制裝置14，調整第1流量調整閥34及第2流量調整閥35的開度，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。
且，控制裝置14，是基於供給至渦輪機13之作為冷卻空氣之壓縮空氣CA(CA1+CA2)的溫度，來控制流量調整閥66的開度。控制裝置14，調整流量調整閥66的開度，藉此使第2溫度感測器44所測量之壓縮空氣CA(CA1+CA2)的溫度成為目標溫度，而調整在第2冷卻空氣供給管線L12流動之壓縮空氣CA2的除熱量。
在此，針對複循環發電廠50之燃氣渦輪機10的控制進行說明。
欲將燃氣渦輪機10從負載100%的運轉狀態(燃氣渦輪機輸出100MW)移到部分負載的運轉狀態(燃氣渦輪機輸出45MW)時，控制裝置14，使供給至燃燒器12的燃料F之量降低。如此一來，燃氣渦輪機10會降低至負載La%的運轉狀態(燃氣渦輪機輸出50MW)。
控制裝置14，使燃氣渦輪機吸氣溫度上升。此時，控制裝置14，從第1溫度感測器43輸入有：在空氣吸入管線L1流動而被第1熱交換器31加熱之空氣A的溫度，調整第1流量調整閥34及第2流量調整閥35的開度，藉 此使該第1溫度感測器43的測量溫度成為目標溫度。若控制裝置14調整第1流量調整閥34及第2流量調整閥35的開度，藉此使流動於第1冷卻空氣供給管線L11側的壓縮空氣CA1的流量增加的話，第1媒體HW的溫度會上升，空氣A的溫度亦即燃氣渦輪機吸氣溫度會上升至目標溫度。其結果，燃氣渦輪機10會以負載La%降低至輸出45MW。
且，控制裝置14，是基於供給至渦輪機13之作為冷卻空氣之壓縮空氣CA(CA1+CA2)的溫度，來控制流量調整閥66。控制裝置14，調整流量調整閥66的開度，藉此使第2溫度感測器44所測量之壓縮空氣CA(CA1+CA2)的溫度成為目標溫度。如此一來，往第3熱交換器33供給之供水WS的流量被調整，在第3熱交換器33，被供水WS給冷卻之壓縮空氣CA2的溫度受到調整。其結果，可將下降至適當溫度的壓縮空氣CA(CA1+CA2)供給至渦輪機13，可適當冷卻該渦輪機13。
如上述般，在第2實施形態的燃氣渦輪機，是在第1冷卻空氣供給管線L11設置第2熱交換器32，在第2冷卻空氣供給管線L12設置有在壓縮空氣CA與供水WS之間進行熱交換的第3熱交換器33，控制裝置14，是基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制熱交換量調整裝置。於是，不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將燃氣渦輪機10的輸出高精度地調整成目標輸出，可擴大燃氣渦輪機10單體的運轉範圍。
在第2實施形態的燃氣渦輪機，將第2媒體作 為回到排熱回收鍋爐51的供水WS。於是，使用存在於周邊的供水WS，藉此可抑制成本的增加。
且，在第2實施形態的複循環發電廠，具備：燃氣渦輪機10、藉由來自燃氣渦輪機10之排氣EG的排熱而產生蒸氣ST的排熱回收鍋爐51、具有以排熱回收鍋爐51所產生之蒸氣ST來驅動的渦輪機62的蒸氣渦輪機52。於是，不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將組合燃氣渦輪機10與蒸氣渦輪機52而成的複循環發電廠50之輸出調整為目標輸出，吸氣加熱時之蒸氣渦輪機52的變化率，是對於燃氣渦輪機10之輸出的變化率較小，故藉由複循環運轉時之燃氣渦輪機10的輸出調整，可擴大複循環發電廠50的運轉範圍。
[第3實施形態]
圖4，是表示第3實施形態之複發電廠的概略構造圖。又，對於具有與上述之第2實施形態相同功能的構件，是附上相同的符號並省略詳細的說明。
第3實施形態中，如圖4所示般，在壓縮機11與渦輪機13之間設有冷卻空氣供給管線L15。冷卻空氣供給管線L15，是將壓縮機11所壓縮之壓縮空氣CA的一部分作為冷卻空氣來供給至渦輪機13。冷卻空氣供給管線L15，是使一端部連結於壓縮機11的氣室(圖示省略)，使另一端部連結於形成在渦輪機13之轉子(圖示省略)之內部的空間。
第2熱交換器32與第3熱交換器33，串連設置在冷卻空氣供給管線L15。於冷卻空氣供給管線L15，在壓縮空氣CA流動方向的上游側設有第3熱交換器33，在下游側設有第2熱交換器32。
在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間，設有第1媒體循環管線L13。第1媒體循環管線L13，設有循環泵41與流量調整閥45。第3熱交換器33，設在供水循環管線L10。
控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的流量調整閥45。控制裝置14，調整流量調整閥45的開度，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。
在此，針對複循環發電廠50之燃氣渦輪機10的控制進行說明。
欲將燃氣渦輪機10從負載100%的運轉狀態(燃氣渦輪機輸出100MW)移到部分負載的運轉狀態(燃氣渦輪機輸出45MW)時，控制裝置14，使供給至燃燒器12的燃料F之量降低。如此一來，燃氣渦輪機10會降低至負載La%的運轉狀態(燃氣渦輪機輸出50MW)。
控制裝置14，使燃氣渦輪機吸氣溫度上升。此時，控制裝置14，從第1溫度感測器43輸入有：在空氣吸入管線L1流動而被第1熱交換器31加熱之空氣A的溫度，調整流量調整閥45的開度，藉此使該第1溫度感測器43的測量溫度成為目標溫度。若控制裝置14調整流量調整 閥45的開度，藉此使流動於第1媒體循環管線L13的第1媒體HW之流量上升的話，在第1熱交換器31，從第1媒體HW往空氣A的熱交換量會增加而使溫度上升，空氣A的溫度亦即燃氣渦輪機吸氣溫度會上升至目標溫度。其結果，燃氣渦輪機10會以負載La%降低至輸出45MW。
且，控制裝置14，是基於供給至渦輪機13之作為冷卻空氣之壓縮空氣CA的溫度，來控制流量調整閥66。控制裝置14，調整流量調整閥66的開度，藉此使第2溫度感測器44所測量之壓縮空氣CA的溫度成為目標溫度。如此一來，往第3熱交換器33供給之供水WS的流量被調整，在第3熱交換器33，被供水WS給冷卻之壓縮空氣CA的溫度受到調整。其結果，可將適當溫度的壓縮空氣CA供給至渦輪機13，可適當冷卻該渦輪機13。
如上述般在第3實施形態的燃氣渦輪機，設置冷卻空氣供給管線L15，來將壓縮機11所壓縮之壓縮空氣CA作為冷卻空氣來供給至渦輪機13，在冷卻空氣供給管線L15串連設置第2熱交換器32與第3熱交換器33，作為熱交換量調整裝置是在第1媒體循環管線L13設置流量調整閥45設置，該第1媒體循環管線L13是使第1媒體HW在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間循環。
於是，調整流量調整閥45的開度來調整在第1媒體循環管線L13流動之第1媒體HW的流量，藉此可用設置在冷卻空氣供給管線L15的第2熱交換器32，來調整由壓縮空氣CA往第1媒體HW供給的熱量，可藉由第1媒體HW 來高精度地調整被吸入至壓縮機11的空氣A的溫度。
又，在上述之第2、第3實施形態，第3熱交換器33，例如為TCA冷卻器，亦可為冷卻塔。
[第4實施形態]
圖5，是表示第4實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。又，對於具有與上述之實施形態相同功能的構件，是附上相同的符號並省略詳細的說明。
第4實施形態中，如圖5所示般，燃氣渦輪機10，具備：第1熱交換器31、第3熱交換器33、第1流量調整閥34、第2流量調整閥35。在第4實施形態，第1熱交換器31相當於本發明的空氣溫度調整用熱交換器，在壓縮機11所吸入的空氣A與壓縮機11所產生的壓縮空氣CA之間直接進行熱交換。
第1熱交換器31，設在空氣吸入管線L1。在壓縮機11與渦輪機13之間並排設置有第1冷卻空氣供給管線L11與第2冷卻空氣供給管線L12。第1冷卻空氣供給管線L11，設有第1熱交換器31，第2冷卻空氣供給管線L12，設有第3熱交換器33。因此，在第1冷卻空氣供給管線L11流動的壓縮空氣CA1，是在第1熱交換器31被流動於空氣吸入管線L1的空氣A給加熱、冷卻。
第1流量調整閥34，設在第1冷卻空氣供給管線L11之比第1熱交換器31更上游側。第2流量調整閥35，設在第2冷卻空氣供給管線L12之比第3熱交換器33更上游 側。第1流量調整閥34與第2流量調整閥35，是作為熱交換量調整裝置來發揮功能，其調整對第1熱交換器31供給之壓縮空氣CA1的熱量。控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的第1流量調整閥34及第2流量調整閥35。第1溫度感測器43，測量在空氣吸入管線L1流動且在第1熱交換器31被加熱之空氣A的溫度，控制裝置14，調整第1流量調整閥34及第2流量調整閥35的開度，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。
如上述般在第4實施形態的燃氣渦輪機，具備：在空氣A與壓縮空氣CA之間直接進行熱交換的第1熱交換器31、調整往第1熱交換器31供給之壓縮空氣CA之熱量的熱交換量調整裝置、基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制熱交換量調整裝置的控制裝置14。
於是，因應被吸入至壓縮機11的空氣A溫度，會使燃氣渦輪機10的輸出變化，故不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將燃氣渦輪機10的輸出調整成目標輸出，可擴大燃氣渦輪機10單體的運轉範圍。且，壓縮機11所吸入的空氣A與壓縮機11所產生的壓縮空氣CA是直接進行熱交換，故可謀求系統的簡易化。
[第5實施形態]
圖6，是表示第5實施形態之複發電廠的概略構造圖。又，對於具有與上述之實施形態相同功能的構件，是附上 相同的符號並省略詳細的說明。
第5實施形態中，如圖6所示般，燃氣渦輪機10，具備：第1熱交換器31、第3熱交換器33、熱交換量調整裝置。在第5實施形態，第1熱交換器31相當於本發明的空氣溫度調整用熱交換器，在壓縮機11所吸入的空氣A與壓縮機11所產生的壓縮空氣CA之間直接進行熱交換。
在壓縮機11與渦輪機13之間設有冷卻空氣供給管線L15。冷卻空氣供給管線L15，是使第1熱交換器31與第3熱交換器33串連設置。亦即，在冷卻空氣供給管線L15，設有第1熱交換器31，在上游側設有第3熱交換器33。第3熱交換器33，設有供水循環管線L10，在供水循環管線L10設有流量調整閥66。且，作為熱交換量調整裝置，具有空氣旁通管線L16與流量調整閥71。空氣旁通管線L16，是使一端部連接於空氣吸入管線L1之比第1熱交換器31更上游側，使另一端部連接於空氣吸入管線L1之比第1熱交換器31更下游側。流量調整閥71，設在空氣旁通管線L16。
控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的流量調整閥66、71。控制裝置14，調整流量調整閥66、71的開度，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。亦即，控制裝置14，在沒有必要調整壓縮機11所吸入之空氣A的溫度時，是開放流量調整閥71來使空氣A不通過第1熱交換器31而是從空氣旁通管線L16供給至壓縮機11。
如上述般在第5實施形態的燃氣渦輪機，在冷卻空氣供給管線L15串連設置第1熱交換器31與第3熱交換器33，作為熱交換量調整裝置，是在作為第2媒體供給管線的供水循環管線L10設置流量調整閥66，該供水循環管線L10是對第3熱交換器33供給作為第2媒體的供水WS。
於是，調整流量調整閥66的開度來調整在供水循環管線L10流動之供水WS的流量，藉此可用設置在冷卻空氣供給管線L15的第3熱交換器33，來調整由壓縮空氣CA往供水WS供給的熱量，可藉由壓縮空氣CA高精度地調整被吸入至壓縮機11的空氣A的溫度。
在第5實施形態的燃氣渦輪機，作為熱交換量調整裝置，是設置：旁通於第1熱交換器31而將空氣A供給至壓縮機11的空氣旁通管線L16、設在空氣旁通管線L16的流量調整閥71。於是，在沒有必要調整壓縮機11所吸入之空氣A的溫度時，是藉由流量調整閥71來使空氣A不通過第1交換器31而是從空氣旁通管線L16供給至壓縮機11。又，在上述之第5實施形態，第3熱交換器33，例如為TCA冷卻器，亦可為冷卻塔。
[第6實施形態]
圖7，是表示第6實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。又，對於具有與上述之各實施形態相同功能的構件，是附上相同的符號並省略詳細的說明。
第6實施形態中，如圖7所示般，燃氣渦輪機 10，具備：第1熱交換器31、第2熱交換器32、第3熱交換器33、熱交換量調整裝置。
第1熱交換器31，設在空氣吸入管線L1。在壓縮機11與冷卻對象構件80之間設有冷卻空氣供給管線L17。冷卻空氣供給管線L17，是將壓縮機11所壓縮之壓縮空氣CA的一部分作為冷卻空氣來供給至冷卻對象構件80。
第2熱交換器32，設在冷卻空氣供給管線L17。在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間，設有第1媒體循環管線L13。第1媒體循環管線L13，設有循環泵41與流量調整閥45。因此，藉由驅動循環泵41，可使第1媒體HW藉由第1媒體循環管線L13來在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間循環。
第3熱交換器33，設在第1媒體循環管線L13。第1媒體循環管線L13，是在第1媒體HW從第1熱交換器31往第2熱交換器32流動之側設有循環泵41與流量調整閥45，在第1媒體HW從第2熱交換器32往第1熱交換器31流動之側設有第3熱交換器33。第3熱交換器33，設有第2媒體供給管線L14，在第2媒體供給管線L14設有供給泵42。第2媒體供給管線L14，使第2媒體(例如空氣)A1流動於第2媒體供給管線L14。又，在第1媒體循環管線L13之使第1媒體HW從第2熱交換器32往第1熱交換器31流動之側設置循環泵41或流量調整閥45亦可，在第1媒體HW從第1熱交換器31往第2熱交換器32流動之側設置第3熱交換器33亦可。
控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的供給泵42。控制裝置14，調整供給泵42的轉數，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。且，冷卻空氣供給管線L17，是在第2熱交換器32與冷卻對象構件80之間設有測量壓縮空氣CA之溫度的第3溫度感測器46。控制裝置14，基於第2熱交換器32所冷卻之壓縮空氣CA的溫度來控制流量調整閥45。控制裝置14，調整流量調整閥45的開度，藉此使第3溫度感測器46所測量之壓縮空氣CA的溫度成為目標溫度。
如上述般在第6實施形態的燃氣渦輪機，由壓縮機11抽氣之一部分的壓縮空氣CA與第1媒體HW是在第2熱交換器32熱交換，將冷卻後的壓縮空氣CA供給至冷卻對象構件80，另一方面使加熱後的第1媒體HW與空氣A在第1熱交換器31熱交換，控制裝置14，控制供給泵42來使空氣A的溫度成為目標溫度。
於是，不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將燃氣渦輪機10的輸出高精度地調整成目標輸出，可擴大燃氣渦輪機10單體的運轉範圍。
在本實施形態的燃氣渦輪機，將作為壓縮空氣冷卻用熱交換器的第3熱交換器33，設置在：使第1媒體HW在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間循環的第1媒體循環管線L13。於是，可將第1熱交換器31與第2熱交換器32與第3熱交換器33配置在第1媒體循環管線L13上，可謀 求裝置的緊湊化。
[第7實施形態]
圖8，是表示第7實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。又，對於具有與上述之第6實施形態相同功能的構件，是附上相同的符號並省略詳細的說明。
第7實施形態中，如圖8所示般，燃氣渦輪機10，具備：第1熱交換器31、第2熱交換器32、第3熱交換器33、熱交換量調整裝置。
第1熱交換器31，設在空氣吸入管線L1。在壓縮機11與冷卻對象構件80之間設有冷卻空氣供給管線L17。第2熱交換器32，設在冷卻空氣供給管線L17。在第1熱交換器31與第2熱交換器32之間，設有第1媒體循環管線L13。第1媒體循環管線L13，設有循環泵41與流量調整閥45與第3熱交換器33。第1媒體循環管線L13，是在第1媒體HW從第1熱交換器31往第2熱交換器32流動之側設有循環泵41與流量調整閥45與第3熱交換器33。又，第1媒體循環管線L13，是在第1媒體HW從第2熱交換器32往第1熱交換器31流動之側設有循環泵41、流量調整閥45、第3熱交換器33亦可。
控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的流量調整閥45。控制裝置14，調整流量調整閥45的開度，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。且，控制裝 置14，基於第2熱交換器32所冷卻之壓縮空氣CA的溫度來控制供給泵42。控制裝置14，調整供給泵42的轉數，藉此使第3溫度感測器46所測量之壓縮空氣CA的溫度成為目標溫度。
如上述般在第7實施形態的燃氣渦輪機，由壓縮機11抽氣之一部分的壓縮空氣CA與第1媒體HW是在第2熱交換器32熱交換，將冷卻後的壓縮空氣CA供給至冷卻對象構件80，另一方面使加熱後的第1媒體HW與空氣A在第1熱交換器31熱交換，控制裝置14，控制流量調整閥45來使空氣A的溫度成為目標溫度。
於是，不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將燃氣渦輪機10的輸出高精度地調整成目標輸出，可擴大燃氣渦輪機10單體的運轉範圍。
[第8實施形態]
圖9，是表示第8實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。又，對於具有與上述之實施形態相同功能的構件，是附上相同的符號並省略詳細的說明。
第8實施形態中，如圖9所示般，燃氣渦輪機10，具備：第1熱交換器31、第2熱交換器32、第3熱交換器33、熱交換量調整裝置。
第1熱交換器31，設在空氣吸入管線L1。在壓縮機11與冷卻對象構件80之間設有冷卻空氣供給管線L17。冷卻空氣供給管線L17，從壓縮空氣CA之流動方向 的上游側依序設有第2熱交換器32、第1熱交換器31、第3熱交換器33。且，冷卻空氣供給管線L17，是在第1熱交換器31與第3熱交換器33之間設有供給泵91。
第2熱交換器32，設有第3媒體供給管線L18，在第3媒體供給管線L18設有供給泵92。第3媒體供給管線L18，使第3媒體(例如空氣)A2流動於第3媒體供給管線L18。第3熱交換器33，設有第2媒體供給管線L14，在第2媒體供給管線L14設有供給泵42。
控制裝置14，基於壓縮機11所吸入之空氣A的溫度來控制作為熱交換量調整裝置的供給泵92。控制裝置14，調整供給泵92的轉數，藉此使第1溫度感測器43所測量之空氣A的溫度成為目標溫度。且，控制裝置14，基於第3熱交換器33所冷卻之壓縮空氣CA的溫度來控制供給泵42。控制裝置14，調整供給泵42的轉數，藉此使第3溫度感測器46所測量之壓縮空氣CA的溫度成為目標溫度。
如上述般在第8實施形態的燃氣渦輪機，由壓縮機11抽氣之一部分的壓縮空氣CA與第3媒體A2是在第2熱交換器32熱交換，使溫度調整後的壓縮空氣CA與空氣A在第1熱交換器31熱交換，將冷卻後的壓縮空氣CA供給至冷卻對象構件80。另一方面，控制裝置14，控制供給泵92藉此使空氣A的溫度成為目標溫度。
於是，不必拘泥於燃氣渦輪機10的負載，可將燃氣渦輪機10的輸出高精度地調整成目標輸出，可擴大燃氣渦輪機10單體的運轉範圍。
又，第5實施形態之空氣旁通管線L16與流量調整閥71的構造，用在第1實施形態至第4實施形態或第6實施形態至第8實施形態亦可。該情況時，全體的系統，為燃氣渦輪機單體亦可，為複發電廠亦可。
例如，將空氣旁通管線L16與流量調整閥71的構造適用於第1、第2、第4實施形態的情況，不進行流量調整閥34、35所致之控制亦可。將空氣旁通管線L16與流量調整閥71的構造適用於第3實施形態的情況，不進行流量調整閥45、66所致之控制亦可。且，將空氣旁通管線L16與流量調整閥71的構造適用於第6~第8實施形態的情況，不進行流量調整閥45、供給泵42、92所致之控制亦可。
且，在上述的實施形態，是構成為藉由設置在空氣吸入管線L11的第1溫度感測器43來測量壓縮機11所吸入之空氣A的溫度，但不限定於該構造。例如，將壓縮機所吸入之空氣的溫度作為外氣溫度，使用因應季節、天候、時間等來設定的溫度亦可。
且，在上述的實施形態，是構成為將渦輪機13或冷卻對象構件80適用為溫度調整對象構件，將熱交換用空氣作為冷卻空氣，藉由冷卻空氣來冷卻渦輪機13或冷卻對象構件80，但並不限定於該構造。例如，將加熱對象構件適用為溫度調整對象構件，將熱交換用空氣作為加熱空氣，藉由加熱空氣來將加熱對象構件予以加熱的構造亦可。
且，在上述第1~第8實施形態，雖適用於本發明的燃氣渦輪機單體或複發電廠來說明，但亦可將適用於燃氣渦輪機單體的本發明適用於複發電廠，反之，亦可將適用於複發電廠的本發明適用於燃氣渦輪機單體。而且，在各實施形態所適用之熱交換量調整裝置亦可複數組合來適用。
10:燃氣渦輪機
11:壓縮機
12:燃燒器
13:渦輪機
14:控制裝置
21:旋轉軸
22:發電機
31:第1熱交換器(空氣溫度調整用熱交換器)
32:第2熱交換器(空氣溫度調整用熱交換器)
33:第3熱交換器(壓縮空氣冷卻用熱交換器)
34:第1流量調整閥(熱交換量調整裝置)
35:第2流量調整閥(熱交換量調整裝置)
41:循環泵
42:供給泵
43:第1溫度感測器
44:第2溫度感測器
L1:空氣吸入管線
L2:壓縮空氣供給管線
L3:燃料氣體供給管線
L4:燃燒氣體供給管線
L5:排氣排出管線
L11:第1冷卻空氣供給管線
L12:第2冷卻空氣供給管線
L13:第1媒體循環管線
L14:第2媒體供給管線
A:空氣
A1:第2媒體
CA,CA1,CA2:壓縮空氣
CG:燃燒氣體
EG:排氣
F:燃料
HW:第1媒體

Claims (13)

  1. 一種燃氣渦輪機，其特徵為，具備：壓縮空氣的壓縮機、將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、藉由前述燃燒器產生的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機、將前述壓縮空氣予以冷卻來作為熱交換用空氣的壓縮空氣冷卻用熱交換器、在前述壓縮空氣與供給至前述壓縮機的前述空氣之間進行熱交換的空氣溫度調整用熱交換器、調整前述壓縮空氣冷卻用熱交換器及前述空氣溫度調整用熱交換器之熱交換量的熱交換量調整裝置、以及控制前述熱交換量調整裝置的控制裝置，前述控制裝置，是基於前述壓縮機所吸入之前述空氣的溫度，來控制前述熱交換量調整裝置。
  2. 如請求項1所述之燃氣渦輪機，其中，設有第1溫度感測器，其測量以前述空氣溫度調整用熱交換器來熱交換過之空氣的溫度，前述控制裝置，控制前述熱交換量調整裝置來調整前述空氣溫度調整用熱交換器的熱交換量，藉此使前述第1溫度感測器所測量之前述空氣的溫度接近目標溫度。
  3. 如請求項1所述之燃氣渦輪機，其中，設有第2溫度感測器，其測量以前述壓縮空氣冷卻用熱交換 器來冷卻之壓縮空氣的溫度，前述控制裝置，控制前述熱交換量調整裝置來調整前述壓縮空氣冷卻用熱交換器的熱交換量，藉此使前述第2溫度感測器所測量之前述壓縮空氣的溫度保持在目標溫度。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃氣渦輪機，其中，前述空氣溫度調整用熱交換器，具有：在前述空氣與第1媒體之間進行熱交換的第1熱交換器、在前述壓縮空氣與前述第1媒體之間進行熱交換的第2熱交換器，前述熱交換量調整裝置，調整前述第2熱交換器的熱交換量。
  5. 如請求項4所述之燃氣渦輪機，其中，將前述壓縮機所壓縮之壓縮空氣作為冷卻空氣供給至前述渦輪機用的第1冷卻空氣供給管線及第2冷卻空氣供給管線是並排設置，在前述第1冷卻空氣供給管線設有前述第2熱交換器，在前述第2冷卻空氣供給管線設有在前述壓縮空氣與第2媒體之間進行熱交換的前述壓縮空氣冷卻用熱交換器，作為前述熱交換量調整裝置，是在前述第1冷卻空氣供給管線與前述第2冷卻空氣供給管線的至少任一方設有流量調整閥。
  6. 如請求項4所述之燃氣渦輪機，其中，設有冷卻空氣供給管線，其將前述壓縮機所壓縮之壓縮空氣作為冷卻空氣來供給至前述渦輪機，在前述冷卻空氣供給管線使前述第2熱交換器以及在前述壓縮空氣與第2媒體之間進行熱交換的前述壓縮空氣冷卻用熱交換器串連設置， 作為前述熱交換量調整裝置，是在使前述第1媒體在前述第1熱交換器與前述第2熱交換器之間循環的第1媒體循環管線設有流量調整閥。
  7. 如請求項5所述之燃氣渦輪機，其中，前述第2媒體，是空氣或水。
  8. 如請求項4所述之燃氣渦輪機，其中，前述壓縮空氣冷卻用熱交換器，設置在：使前述第1媒體在前述第1熱交換器與前述第2熱交換器之間循環的第1媒體循環管線。
  9. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃氣渦輪機，其中，前述空氣溫度調整用熱交換器，具有：在前述空氣與前述壓縮空氣之間進行熱交換的第1熱交換器、在前述壓縮空氣與第3媒體之間進行熱交換的第2熱交換器，前述熱交換量調整裝置，調整前述第2熱交換器的熱交換量。
  10. 如請求項1所述之燃氣渦輪機，其中，前述壓縮空氣冷卻用熱交換器，是冷卻塔。
  11. 如請求項1所述之燃氣渦輪機，其中，前述熱交換量調整裝置，具有：旁通於前述空氣溫度調整用熱交換器而將前述空氣供給至前述壓縮機的空氣旁通管線、設在空氣旁通管線的流量調整閥。
  12. 一種燃氣渦輪機的控制方法，其特徵為，該燃氣渦輪機具有：壓縮空氣的壓縮機、 將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、藉由前述燃燒器產生的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機、該控制方法具有：冷卻前述壓縮空氣的工程、以冷卻前述壓縮空氣而回收的熱量來使前述空氣昇溫的工程、基於前述壓縮機所吸入之前述空氣的溫度來調整使前述空氣昇溫之前述壓縮空氣之熱量的工程。
  13. 一種複循環發電廠，其特徵為，具備：請求項1所述之燃氣渦輪機、藉由來自前述燃氣渦輪機之排氣的排熱而產生蒸氣的排熱回收鍋爐、具有藉由前述排熱回收鍋爐所產生之蒸氣來驅動的渦輪機的蒸氣渦輪機。
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